概述
電爐鋼是指在電爐中以廢鋼、合金料為原料,或以初煉鋼製成的電極為原料,用電加熱方法使爐中原料熔化、精煉製成的鋼。分類
按照電加熱方式和煉鋼爐型的不同,電爐鋼可分為電弧爐鋼、非真空感應爐鋼、真空感應爐鋼、電渣爐鋼、真空電弧爐鋼(亦稱真空自耗爐鋼)、電子束爐鋼等。按冶煉設備對鋼進行分類,可分為轉爐鋼、平爐鋼和電爐鋼。
電爐鋼是用電爐煉製的鋼,有電弧爐鋼、感應爐鋼及真空感應爐鋼等。工業上大量生產的,是鹼性電弧爐鋼。
工藝介紹
電弧爐鋼
是指在電弧爐中通過石墨電極向爐內輸入電能,以電極端部與爐料(廢鋼等)之間發生的電弧為熱源,使爐料和合金料熔化並精煉製成的鋼。電弧爐鋼的主要品種為優質碳素鋼、低合金鋼和合金鋼。電弧爐煉鋼法是生產優質鋼和特殊質量鋼的主要煉鋼方法。非真空感應爐鋼
是指在非真空感應爐中利用感應電熱效應使廢鋼、合金料等爐料熔化並精煉成的鋼。主要品種為特殊質量合金鋼。真空感應爐鋼
是指在真空感應爐中,利用感應電熱效應使廢鋼、合金料等爐料熔化並精煉成的鋼。真空感應爐鋼氣體含量低,硫、磷雜質元素含量低,夾雜物少。主要品種為專門用途的特殊質量合金鋼。電渣爐鋼,是指在電渣爐中,把平爐、轉爐、電弧爐或感應爐初煉的鋼經鑄造或鍛壓成電極,通過電渣爐中的熔渣電阻進行二次重熔的精煉工藝煉出的鋼。電渣爐鋼硫含量較低,雜質元素少,夾雜物少。電渣爐鋼的主要品種為特殊質量合金鋼。
產銷與前景
電弧爐煉鋼是鋼鐵工業的主要煉鋼方法之一,近年由於電弧爐煉鋼套用了一系列新技術、新工藝、新裝備,開發並生產了許多新產品,使之形成了最有競爭力的鋼鐵生產方式,特別是全球範圍興起的低碳經濟熱潮,使電爐鋼的發展迎來了新的機遇。
世界鋼協公布的轉爐流程的噸鋼能耗應在24GJ/t鋼左右,折算成標準煤為820kg標煤/t 鋼;電爐流程能耗約為12.4GJ/t鋼,折合400~420kg標煤/t鋼。表1,2 為轉爐煉鋼和電爐煉鋼噸鋼輸入物料和能耗對比。按照《美國能源部能源信息署》給出的噸鋼標準煤排放係數0.69計算,轉爐流程二氧化碳排放量為2.07t/t鋼,電爐流程二氧化碳排放量為1.037t/t鋼,二氧化碳排放加權平均值為1.76t/t 鋼。在大型鋼鐵聯合企業,從鐵礦石進廠到焦化、燒結、煉鐵和煉鋼,整個工藝過程中能源消耗和污染排放主要集中在煉鐵及鐵前工序,這段能耗一般為綜合能耗的60%。廢鋼作為鐵礦石的可替代原料,採用廢鋼直接煉鋼可大致節約能源60%,據相關數據顯示,每多用1t廢鋼、少用1t生鐵可節約0.4t焦炭或1t左右的原煤。因此大力發展電爐鋼生產是今後鋼鐵工業的主流。
近年來,世界電爐鋼產量占鋼總產量的比重約為32%~35%,歐盟電爐鋼的比重已達到50%。隨著我國鋼鐵工業的迅猛發展,在轉爐鋼產量急劇增長的背景下,我國電爐鋼產量也逐年增加,但是由於電力資源不足以及廢鋼資源的短缺,電爐鋼的比重仍較低。
我國電弧爐煉鋼工藝裝備是以冶煉合金鋼為主而發展起來的,一般爐容量小於50t。從20世紀90年代起,大容量、超高功率電弧爐在我國獲得了較快發展,電弧爐總座數有所減少,爐容趨向大型化,在淘汰落後電弧爐工藝裝備和設備大型化方面已取得較大進步。據不完全統計,2007年50t及以上電弧爐產能約占電弧爐鋼總產能的83.5%,成為我國電弧爐鋼生產的主體設備,100t及以上電弧爐產能占電弧爐鋼總產能的比例也接近了45%。
近年來我國電弧爐煉鋼生產的主要特點是大量配加鐵水作為原料,電弧爐冶煉的生產節奏大幅度加快,冶煉電耗降至200kW•h/t鋼,鋼中有害殘餘元素平均含量降低,取得明顯的經濟效益。應該說,電弧爐生產配加鐵水是我國廢鋼資源短缺的暫時現象、權宜之計。
世界電爐鋼產量在經歷了前期穩步增長後,近幾年基本穩定在4億t的水平,另外從世界範圍來看,電爐鋼產量占比呈現的是先上升後逐步下降的態勢,2001年時達到峰值,占比35.1%,之後逐年降低,2010年電爐鋼產量占比降至28.8%,主要原因是近幾年轉爐鋼產量增速快於電爐鋼產量增速。從世界主要產鋼國的電爐鋼比例來看,美國電爐鋼占比在2010年達到了61.3%,位列世界第一,值得注意的是,印度這一比例從2000年的32.1%上升到2010年的60.5%,大有一舉取代美國成為電爐鋼套用最多的國家。
從東亞鄰國來看,日本的電爐鋼占比也較小,2010年占比在21.8%,且呈現逐年降低的趨勢。另外,韓國的電爐鋼產量占比較高,保持在40%以上,但近年來韓國這一比例也在降低。而國內電爐鋼占比則明顯偏低,近幾年長期處於10%以下,在2009年降到8.5%最低點後,2010年反彈至9.8%,國內電爐鋼套用有望進一步擴大。
目前國內電爐鋼套用比例還非常低,主要原因是廢鋼資源有限,電力消耗較大,電費成本支出較高,以及高企的廢鋼價格,導致電爐鋼難以快速發展。針對我國廢鋼和電力資源在相當長的時間內仍將緊缺的局面,電爐鋼生產要進一步發展,仍然要依靠技術進步,生產高附加值鋼,以縮短冶煉周期為核心降低成本。隨著社會工業化進程的發展,鋼鐵積蓄量的不斷增加,電爐煉鋼技術的不斷完善和發展,加之電爐鋼能耗的優勢,都會促使電爐煉鋼市場競爭力不斷增強。
同時,隨著國家對低碳經濟、節能環保等管理制度的不斷加強,電爐煉鋼綜合優勢也會不斷顯現。因此,未來電爐煉鋼面臨廣闊的發展前景。